Slovenská Technická Univerzita v Bratislave ...Slovenská Technická Univerzita v Bratislave...

Mikroorganizmy a kolobehMikroorganizmy a kolobeh lláátoktok

RNDr. Maroš Sirotiak, PhD.

Slovenská Technická Univerzita v BratislaveMateriálovotechnologická fakulta v Trnave

Ústav bezpečnostného a environmentálneho inžinierstvaKatedra environmentálneho inžinierstva

PoPožžiadavky pre existenciu organizmuiadavky pre existenciu organizmu

1.1. výmena lvýmena l áátok a energie stok a energie s okolokol íím m –– transport ltransport l áátok, tok, 2.2. trvaltrval áá premena lpremena l áátok a energie tok a energie –– metabolizmus,metabolizmus,3.3. samoregulsamoregul áácia, a to na cia, a to na úúrovni bunky i na rovni bunky i na úúrovni rovni

organizmu,organizmu,4.4. samoreprodukciasamoreprodukcia –– bunkový cyklus a bunkový cyklus a

rozmnorozmno žžovanie buniek a organizmovovanie buniek a organizmov

PrPrííjmaniejmanie/ / vyluvyluččovanieovanielláátoktok

�� TransportnTransportn éé systsyst éémy sa my sa zz hhľľadiska potreby energieadiska potreby energierozderozde ľľujuj úú na:na:1.1. paspas íívny transportvny transport –– nepotrebuje dodnepotrebuje dod áávavaťť energiu,energiu,2.2. aktakt íívny transportvny transport –– potrebuje dodapotrebuje doda ťť energiu.energiu.

�� TransportnTransportn éé systsyst éémy sa my sa zz hhľľadiska mechanizmuadiska mechanizmupriebehu rozdepriebehu rozde ľľujuj úú na:na:1.1. prostprost úú difdif úúziu ziu –– paspas íívny transport,vny transport,2.2. transport za pomoci prentransport za pomoci pren ášášaaččov ov –– aktakt íívny transport,vny transport,3.3. transport spojený s transport spojený s transloktranslok ááciouciou skupskup íín n –– aktakt íívny transport,vny transport,4.4. transport spojený stransport spojený s loklok áálnou prestavbou membrlnou prestavbou membr áány ny -- aktakt íívny vny

transport.transport.


PASPASÍÍVNY TRANSPORTVNY TRANSPORT�� DifDif úúziazia je prenikanie lje prenikanie l áátok cez tok cez

priepustnpriepustn úú membrmembr áánu, ktorý sa nu, ktorý sa konkon áá vv smere koncentrasmere koncentra ččnnéého ho gradientugradientu , pri, pri ččom om –– hydrofilnhydrofiln éé lláátkytky prestupujprestupuj úú cez cez

hydrofilnhydrofiln éé ppóóry vry v membrmembr ááne a cez ne a cez poruchy vporuchy v lipidovejlipidovej ččasti membrasti membr áány ny

–– lipofilnlipofiln éé (hydrof(hydrof óóbne) lbne) l áátky prestupujtky prestupuj úúcez cez lipidovlipidov úú ččasasťť membrmembr áány ny

�� OsmOsm óózaza je prenikanie vody cez je prenikanie vody cez polopriepustnpolopriepustn úú membrmembr áánunu–– HypotonickHypotonick éé prostredie prostredie –– bunka bunka

nasnas ááva voduva vodu–– IzotonickIzotonick éé prostredieprostredie–– HypertonickHypertonick éé prostredieprostredie


TRANSPORT ZA POMOCI PRENTRANSPORT ZA POMOCI PREN ÁŠÁŠAAČČOVOV

�� PrenPren ášášaaččovov éé proteprote íínyny–– na jednej na jednej stranestrane cytoplazmatickejcytoplazmatickej

menbrmenbr áányny navianavia žžuu na na sebaseba prenpren ášášananúúlláátku a tku a zmenouzmenou svojejsvojej priestorovejpriestorovejšštrukttrukt úúryry sasa premiestniapremiestnia za membrza membr áánunu

–– MalMaléé anorganickanorganick éé iióónyny a mala mal ééorganickorganick éé molekulymolekuly

�� KanKan áálovlov éé proteprote íínyny ((iióónovnov éé kankan áály)ly)–– IIóónovnov éé kankan áály aktivovanly aktivovan éé napnap äättíímm–– Mechanicky aktivovanMechanicky aktivovan éé kankan áálele–– Chemicky riadenChemicky riaden éé kankan áálele


TRANSPORT SPOJENÝ S TRANSLOKTRANSPORT SPOJENÝ S TRANSLOK ÁÁCIOU CIOU SKUPSKUPÍÍNN

�� lláátka prestupuje membrtka prestupuje membr áánu proti nu proti koncentrakoncentra ččnnéému mu gradientugradientu , ale , ale ss tým, tým, žže poe poččas prechodu cez as prechodu cez membrmembr áánu prebehne reakcia nu prebehne reakcia prestavby jej skupprestavby jej skup íín, takn, tak žže na e na druhdruh úú stranu membrstranu membr áány vlastne uny vlastne u žžprechprech áádza ako indza ako in áá lláátka.tka.


TRANSPORT SPOJENÝ S LOKTRANSPORT SPOJENÝ S LOK ÁÁLNOU LNOU PRESTAVBOU MEMBRPRESTAVBOU MEMBR ÁÁNYNY

�� EndocytEndocyt óózaza a a exocytexocyt óózazaPinocytPinocyt óózaza –– bunkabunka prpr ííjma roztokyjma roztokyFagocytFagocyt óózaza –– bunkabunka prpr ííjma tuhjma tuh éélláátkytkyEndocytEndocyt óózaza pomocoupomocou receptorovreceptorov

MetabolizmusMetabolizmus

�� Metabolizmus je sMetabolizmus je s úúbor biochemických reakcibor biochemických reakci íí, ktor, ktor ééprebiehajprebiehaj úú vv organizme sorganizme s ciecie ľľom udrom udr žžaaťť ho ho žživým.ivým.

�� PodPod ľľa a zdroja energiezdroja energie deldel ííme metabolizmus na:me metabolizmus na:


�� Pri urPri ur ččitom itom úúččelovom zjednoduelovom zjednodu ššeneníí predstavuje:predstavuje:–– AnabolizmusAnabolizmus (synt(synt éézu) je:zu) je:

•• novotvorba stavebných a katalytických lnovotvorba stavebných a katalytických l áátok bunky tok bunky --redukcia, asimilredukcia, asimil áácia,cia,

•• novotvorba bunkových novotvorba bunkových šštrukttrukt úúr,r,•• replikreplik áácia genetickcia genetick éého materiho materi áálu,lu,ččo vo v ššak predpokladak predpoklad áá::

•• prpr ííjem potrebných ljem potrebných l áátok ztok z okolia okolia –– transport ltransport l áátok,tok,•• uvouvo ľľnenie potrebnej energie zo nenie potrebnej energie zo žživiv íín a jej akumuln a jej akumul ááciu ciu

vv makroergickýchmakroergických vvääzbzbáách ch –– biologickbiologick úú oxidoxid ááciu.ciu.–– KatabolizmusKatabolizmus (rozklad) je:(rozklad) je:

•• odbodb úúranie vyuranie vyu žžitých a uitých a u žž nevyunevyu žžiteite ľľných bunkových ných bunkových šštrukttrukt úúr r a a organelorganel , stavebných a katalytických l, stavebných a katalytických l áátok a vtok a v ššetkých etkých prebytoprebyto ččných lných l áátok tok –– oxidoxid áácia, disimilcia, disimil áácia,cia,

•• vylvyl úúččenie nevyuenie nevyu žžiteite ľľných produktov metabolizmu do ných produktov metabolizmu do okolitokolit éého prostredia ho prostredia –– transporttransport


�� Temer vTemer v ššetky metabolicketky metabolick ééprocesy sprocesy s úú katalyzovankatalyzovan ééenzýmamienzýmami . .

�� enzýmenzým so so substrsubstr ááttom om vytvorvytvor ííaktakt íívny komplex vny komplex enzýmenzým --substrsubstr áátt , , ktorý sa vktorý sa v ďďalalššej fej f ááze premenze premen íí na na komplex komplex enzýmenzým --produktprodukt a ten sa napokon rozpadne na enzým a produkt .

� Enzým vystupuje z reakcie v takej podobe, v akej do nej vstupoval, teda môže vstúpi ť do reakcie s ďalšou molekulou substrátu.


�� Energetický prEnergetický pr ííjem / výdaj sa jem / výdaj sa uskutouskuto čňčňuje pomocou uje pomocou ššpecipeci áálnych lnych prenpren ášášaaččov energie ov energie –– ADP / ATPADP / ATP

�� ATP je nukleovATP je nukleov áá kyselina podobne kyselina podobne ako DNA a RNA. Obsahuje ako DNA a RNA. Obsahuje adenaden íínn, , ribrib óózuzu a tri molekuly kyseliny a tri molekuly kyseliny fosforefosfore ččnej:nej:


�� KatabolizmusKatabolizmus sacharidov a s nsacharidov a s n íím spojenm spojen áá tvorba ATP:tvorba ATP:GlykolýzaGlykolýza –– prebieha v cytoplazme bez prprebieha v cytoplazme bez pr íístupu kyslstupu kysl ííka:ka:

Cyklus kyseliny citrCyklus kyseliny citr óónovej novej –– „„ spaspa ľľovanieovanie ““ vzniknutvzniknut éého ho pyruvpyruv áátutu kyslkysl ííkom (cca 1700 kom (cca 1700 kJkJ ) prebieha v ) prebieha v mitochondrimitochondri áách. Vznikch. Vznik áá COCO22 a a acetylovacetylov áá skupina, ktorskupina, ktor áása spojsa spoj íí s s koenzýmomkoenzýmom A:A:


tento vstupuje do cyklu tento vstupuje do cyklu kyseliny citrkyseliny citr óónovej:novej:Tvorba ATP v mitochondriTvorba ATP v mitochondri áách ch sa nazýva aj oxidatsa nazýva aj oxidat íívna vna fosforylfosforyl ááciacia . . ÚÚplnýmplnýmrozlorozlo žženeníím1 mm1 m óólu gluklu gluk óózy zy sa zsa zííska 38 ATP a ska 38 ATP a ččasasťť energie energie sa uvosa uvo ľľnníí vo forme tepla.vo forme tepla.

AnaerAnaeróóbmybmy rozklad bezdusrozklad bezdusííkatých katých organických organických lláátoktok

�� PredovPredov ššetkýmetkým ideide o rozklad o rozklad sacharidovsacharidov –– fermentferment ááciecie . .

�� MaslovMaslov éé kvaseniekvasenie -- RealizujRealizuj úú ho ho striktnstriktn éé anaeranaer óóbnebnebaktbakt éérierie . . NiektorNiektor éé baktbakt éérie vrie v ššak ak asimilujasimiluj úú i vzdui vzdu ššný kyslný kysl íík. k. SubstrSubstr áátomtom prepre toto toto kvaseniekvasenie ssúú monosacharidymonosacharidy . . ProduktomProduktom je kyselina je kyselina maslovmaslov áá, ale , ale podpod ľľaa vlastnostvlastnost ííproducenta to producenta to mômô žžee bybyťť i butanol, oxid uhlii butanol, oxid uhli ččitý a voditý a vod ííkk. . ZZ maslovýchmaslových baktbakt éériri íí trebatreba spomenspomen úúťť ClostridiumClostridiumpasteurianumpasteurianum (fixuje dus(fixuje dus íík), k), ClostridiumClostridium felsineumfelsineum((rozkladrozklad áá ajaj pektpekt íínyny , , ččíím m sasa urýchurých ľľujeuje rozklad rozklad rastlinnýchrastlinnýchzvyzvy šškovkov ), ), ClostridiumClostridium butyricumbutyricum (produkuje (produkuje ajaj butanol a butanol a izopropylalkoholizopropylalkohol ), ), ClostridiumClostridium saccharobutyricumsaccharobutyricum (okrem (okrem kyseliny kyseliny maslovejmaslovej produkuje kyselinu produkuje kyselinu octovoctov úú a voda vod íík).k).

AerAeróóbmybmy rozklad bezdusrozklad bezdusííkatých katých organických organických lláátoktok

�� Rozklad celulRozklad celul óózyzy -- CelulCelul óóza je za je lineline áárnyrny polympolym éérr glukgluk óózyzy. . VV prpr ííroderode je jej je jej veveľľkkéé mnomno žžstvo. stvo. TvorTvor íí 45 a45 ažž 80 % su80 % su ššiny iny rastlrastl íínn. Je to . Je to pomernepomerne stst áála lla l áátka. Jej rozklad vtka. Jej rozklad v prpr ííroderodezabezpezabezpeččujuj úú mikroorganizmy.mikroorganizmy.ZZ celulolytickýchcelulolytických baktbakt éériri íí ssúú to to hlavnehlavne druhy druhy CytophagaCytophagalutealutea , , CytophagaCytophaga rubrarubra , , CellfalcicullaCellfalciculla viridisviridis , , CellvibrioCellvibriofulvafulva , , PolyangiumPolyangium spsp .., , MyxococcusMyxococcus cellulosaecellulosae . Z. Z hhúúbbmedzimedzi rozkladarozklada ččee celulcelul óózy zy patriapatria prpr íísluslu ššnníícici rodovrodovGliobotrysGliobotrys , , TrichodermaTrichoderma (druh (druh TrichodermaTrichoderma virideviride ), ), AspergillusAspergillus , , PenicilliumPenicillium , , PleurotusPleurotus (druh (druh PleurotusPleurotusostreatusostreatus = = hlivahliva úústricovitstricovit áá).).


�� OxidOxid ááciacia lignlign íínunu -- LignLign íínn je je polympolym éérr aromatickaromatick éého ho alkoholu alkoholu koniferylalkoholukoniferylalkoholu . . TvorTvor íí aažž 30 % su30 % su ššiny iny drevadreva . Je . Je veveľľmimi odolný odolný ajaj vovoččii mikrobimikrobi áálnemulnemu rozkladu.rozkladu.Len Len pomernepomerne mmáálo baktlo bakt éériri íí rozkladrozklad áá lignlign íínn. . IdeIde o o prpr íísluslu ššnnííkovkov zz rodovrodov MaruliusMarulius a a CeratostomellaCeratostomella . Z. Z plesnplesn íívievie rozkladarozklada ťť lignlign íínn MucorMucor chlamydosporuschlamydosporus racemosusracemosus , ale , ale pretopreto žžee nerozkladnerozklad áá ajaj celulcelul óózu, jeho zu, jeho pôsobenpôsoben íímm sasa drevndrevn ááhmota hmota menmen íí na na rôsolovitrôsolovit úú lláátkutku ..

�� OxidOxid ááciacia pektpekt íínovnov -- PektPekt íínyny ssúú polyurpolyur óónovnov éé kyselinykyseliny ..DegradDegrad ááciuciu pektpekt íínovnov uskutouskuto čňčňujuj úú BacillusBacillus subtilissubtilis , , BacillusBacillus mesentericusmesentericus , , MucorMucor stoloniferstolonifer ..


�� Rozklad lipidov Rozklad lipidov -- Lipidy Lipidy ssúú estery mastných estery mastných kyselkysel íínn a a alkoholovalkoholov ..Lipidy Lipidy rozkladrozklad áá rad baktrad bakt éériri íí –– BacteriumBacterium fluorescensfluorescens , , BacteriumBacterium pyocyaneumpyocyaneum , , BacteriumBacterium prodigiosumprodigiosum , , BacteriumBacterium lipolyticumlipolyticum , z, z hhúúbb ssúú to to AspergillusAspergillus nigerniger , , OidiumOidium lactislactis ..

�� OxidOxid ááciacia alkalk áánovnov -- AlkAlk áányny mômô žžuu bybyťť kontaminantykontaminantyžživotnivotn éého ho prostrediaprostredia ..AlkAlk áányny dokdok áážžu u degradovadegradova ťť viacerviacer éé baktbakt éérie rie –– BacteriumBacteriumfluorescensfluorescens , , BacteriumBacterium aliphaticusaliphaticus , , MycobacteriumMycobacterium albumalbum , , MycobacteriumMycobacterium rubrumrubrum , , MycobacteriumMycobacterium luteumluteum , , BacteriumBacteriummethanicummethanicum , ale i kvasinky rodu , ale i kvasinky rodu CandidaCandida ..


�� OxidOxid ááciacia aromatických aromatických uhuh ľľovodovod ííkovkov -- Tak Tak akoako alkalk áányny ajajaromatickaromatick éé uhuh ľľovodovod ííkyky mômô žžuu byby ťť kontaminantykontaminanty žživotnivotn éého ho prostrediaprostredia ..AromatickAromatick éé uhuh ľľovodovod ííkyky degraduje rad baktdegraduje rad bakt éériri íí –– BacteriumBacteriumbensolibensoli , , BacteriumBacterium toluolitoluoli , , MycobacteriumMycobacterium spsp .., , BacteriumBacteriumphenoliphenoli , , MycoplasmaMycoplasma bullatabullata , , BacteriumBacterium platichromaplatichroma , z, z hhúúbbssúú to to AspergillusAspergillus nigerniger , , PenicilliumPenicillium spsp ..

OxidOxidááciacia vodvodííkaka

�� VodVod íík k vediavedia oxidovaoxidova ťť niektorniektor éé baktbakt éérie rie –– BacteriumBacteriumpantotrophumpantotrophum , , BacteriumBacterium oligocarbophilumoligocarbophilum , , BacteriumBacteriumhydrogeneshydrogenes ..

Rozklad organických dusRozklad organických dusííkových kových lláátoktok

�� PriPri rozklade organických dusrozklade organických dus ííkových kových lláátoktok ideide o o mineralizmineraliz ááciuciu organicky organicky viazanviazan ééhoho dusdus ííkaka na amoniakna amoniak ..

�� AmonizAmoniz ááciacia momoččovinyoviny -- MoMoččovinu na amoniakovinu na amoniak degradujdegraduj úúbaktbakt éérie rie BacteriumBacterium probatusprobatus , , PlanosarcinaPlanosarcina ureaeureae , , MicrococcusMicrococcus ureaeureae ..

�� AmonizAmoniz ááciacia kyseliny kyseliny momoččovejovej -- Kyselina moKyselina mo ččovov áá sasadegraduje na modegraduje na mo ččovinu a kyseliny ovinu a kyseliny vvíínnunnu . Tento proces . Tento proces uskutouskuto čňčňujuj úú baktbakt éérie rie BacteriumBacterium acidiacidi uriciurici , , BacteriumBacteriumvulgarevulgare , , BacteriumBacterium fluorescensfluorescens ..

Rozklad organických dusRozklad organických dusííkových kových lláátoktok

�� Rozklad Rozklad chitchit íínunu -- ChitChit íínn je je polympolym éérr NN--acetylglukacetylgluk óózamzamíínunu a a vyskytuje vyskytuje sasa vv bunkovejbunkovej stene stene hhúúbb. . BacteriumBacteriumchitinovorumchitinovorum rozkladrozklad áá chitchit íínn najprvnajprv na na glukgluk óózamzamíínn , a, ažžpotom na amoniak.potom na amoniak.

�� AmonizAmoniz ááciacia proteprote íínovnov -- Rozklad Rozklad proteprote íínovnov prebiehaprebiehapostupnepostupne cezcez peptidy apeptidy a žž na aminokyselinyna aminokyseliny . . TieTie sasarozkladajrozkladaj úú ďďalejalej za tvorby amoniakuza tvorby amoniaku . . AmonizAmoniz ááciacia proteprote íínovnovprebiehaprebieha za za anaeranaer óóbnychbnych i i aeraeróóbnychbnych podmienokpodmienokbaktbakt éériamiriami , hubami i , hubami i aktinomycaktinomyc éétamitami . Z. Z baktbakt éériri íírozkladajrozkladaj úúcichcich proteprote íínyny na amoniak mona amoniak mo žžno no uviesuvies ťť ProteusProteusvulgarisvulgaris , , BacteriumBacterium vulicarevulicare , , BacteriumBacterium fluorescensfluorescens , , BacillusBacillus mycoidesmycoides , , BacillusBacillus mesentericusmesentericus , , BacillusBacillus subtilissubtilis , , zz hhúúbb prpr íísluslu ššnníícici rodovrodov AspergillusAspergillus , , BotrytisBotrytis ..

FixFixááciacia dusdusííkaka

�� FixFix ááciacia dusdus ííkaka mmáá v v prpr ííroderode mimoriadnymimoriadny význam, význam, lebolebozabezpezabezpeččuje uje asimilasimil ááciuciu atmosferickatmosferick ééhoho dusdus ííkaka do do organických organických zlzlúúččeneníínn. . FixFix ááciuciu dusdus ííkaka uskutouskuto čňčňujeuje rad rad mikroorganizmovmikroorganizmov vv anaeranaer óóbnychbnych i i aeraeróóbnychbnychpodmienkachpodmienkach , , žžijij úúcichcich vovo ľľnene i vi v symbisymbi óóze sze s rastlinamirastlinami ..

�� FixFix ááciacia dusdus ííkaka vovo ľľnene žžijij úúcimicimi aeraeróóbnymibnymi mikroorgmikroorg .. -- Tento Tento proces proces zabezpezabezpeččujuj úú rody rody NostocNostoc , , AnabaenaAnabaena , , MycobacteriumMycobacterium , , SpirillumSpirillum (druh (druh SpirillumSpirillum lipoferumlipoferum ), ), DerxiaDerxia , , BeijerinckiaBeijerinckia , , PlectonemaPlectonema ..

�� FixFix ááciacia dusdus ííkaka vovo ľľnene žžijij úúcimicimi anaeranaer óóbnymibnymi mikroorgmikroorg .. --MedziMedzi týchtotýchto viazaviazaččovov dusdus ííkaka patriapatria druhy druhy ClostridiumClostridiumpasteurianumpasteurianum , , ClostridiumClostridium butyricumbutyricum , a , a prpr íísluslu ššnníícici rodovrodovDesulfovibrioDesulfovibrio , , ChlorobiumChlorobium , , ChromatiumChromatium , , FranckiaFranckia , , ActinomycetalesActinomycetales ..

FixFixááciacia dusdusííkaka

�� FixFix ááciacia dusdus ííkaka hubamihubami -- UskutoUskuto čňčňujuj úú juju rodyrody TorulaTorula , , AlternariaAlternaria , , CladosporiumCladosporium ..

�� FixFix ááciacia dusdus ííkaka riasamiriasami -- PatriaPatria do do rodovrodov NostocNostoc , , AnabaenaAnabaena ..

�� FixFix ááciacia dusdus ííkaka symbiotickými symbiotickými mikroorganizmamimikroorganizmami -- PatriaPatriakk rodomrodom RhizobiumRhizobium (druh (druh RhizobiumRhizobium leguminosarumleguminosarum ), ), BacteriaBacteria (druh (druh BacteriumBacterium radicicolaradicicola ), ), AzotobacterAzotobacter (druh (druh AzotobacterAzotobacter paspallumpaspallum ), ), NostocNostoc , , AnabaenaAnabaena , , TolypothrixTolypothrix ..

PremenyPremenyanorganických dusanorganických dusííkových kových lláátoktok

�� RedukciaRedukcia dusidusi ččnanovnanov na na vovo ľľnýný dusdus íík (k (denitrifikdenitrifik ááciacia )) -- Je to Je to opaopaččný proces ný proces akoako nitrifiknitrifik ááciacia . . UskutoUskuto čňčňujeuje juju celý rad celý rad baktbakt éériri íí, , hhúúbb i i aktinomycaktinomyc éétt . . AkoAko prpr ííkladklad momo žžno no uviesuvies ťťThiobacteriumThiobacterium denitrificansdenitrificans , , DenitrobacteriumDenitrobacteriumthermophilumthermophilum ..

�� OxidOxid ááciacia amoniaku na dusitany a dusiamoniaku na dusitany a dusi ččnany (nany ( nitrifiknitrifik ááciacia )) --NitrifikNitrifik ááciacia prebiehaprebieha vv pôdepôde za za aeraeróóbnychbnych podmienokpodmienok . . PrebiehaPrebieha vv dvochdvoch krokochkrokoch . . NajprvNajprv sasa amoniak oxiduje na amoniak oxiduje na dusitany a potom dusitany na dusidusitany a potom dusitany na dusi ččnany (nany ( nitritnitrit ááciacia a a nitratnitrat ááciacia )). Prvý krok . Prvý krok uskutouskuto čňčňujuj úú naprnapr ííkladklad baktbakt éérie rodurie roduNitrosomonasNitrosomonas , , NitrocystisNitrocystis a a NitrospiraNitrospira , , druhý krok druhý krok naprnapr ííkladklad NitrobacterNitrobacter ..

PremenyPremenyfosforufosforu

�� PremenyPremeny fosforu fosforu prebiehajprebiehaj úú vv pôdepôde . . IdeIde o o premenupremenunerozpustných fosforenerozpustných fosfore ččných ných zlzlúúččeneníínn na na rozpustnejrozpustnej ššieie a a mineralizmineraliz ááciuciu fosforu fosforu viazanviazan ééhoho vv organických organických zlzlúúččeninenin ááchch(v nukleových kyselin(v nukleových kyselin áách a ch a fosfolipidochfosfolipidoch ).).

�� Na Na premenepremene nerozpustných fosforenerozpustných fosfore ččných ných zlzlúúččeneníínn sasapodiepodie ľľajajúú huby huby rodovrodov PenicilliumPenicillium a a AspergillusAspergillus . . VyuVyu žžíívajvaj úúsoli kyseliny soli kyseliny metafosforemetafosfore ččnejnej akoako zdroj fosforu a zdroj fosforu a meniamenia ichichna na ortofosforeortofosfore ččnanynany . Po . Po ichich odumretodumret íí sasa fosfor fosfor dostdost áávava do do pôdypôdy akoako zdroj zdroj prepre rastlinyrastliny . Z. Z nerozpustných nerozpustných fosforefosfore ččnanovnanov sasa vytesvytes ňňujeuje kyselina kyselina ortofosforeortofosfore ččnnáákyselinami, kyselinami, ktorktor éé mikroorganizmy mikroorganizmy produkujprodukuj úú..

PremenyPremenyfosforufosforu

�� ZZ organických fosforeorganických fosfore ččných ných lláátoktok sasa fosfor fosfor uvouvo ľňľňujeuje pripri ichichmikrobimikrobi áálnomlnom rozklade (rozklade ( naprnapr ííkladklad BacillusBacillus mycoidesmycoides , , BacillusBacillus subtilissubtilis , , ProteusProteus vulgarisvulgaris , , BacillusBacillus megatheriummegatheriumzz baktbakt éériri íí, z, z kvasiniekkvasiniek CandidaCandida , , SaccharomycesSaccharomyceselipsoideuselipsoideus , z, z hhúúbb PenicilliumPenicillium , , AspergillusAspergillus ).).

PremenyPremenyssííryry

�� VV prpr íípadepade kolobehukolobehu ssííry vry v prpr ííroderode ideide o o sulfuriksulfurik ááciuciu ––oxidoxid ááciuciu minerminer áálnychlnych foriemforiem ssííry, o ry, o desulfurikdesulfurik ááciuciu ––redukciuredukciu minerminer áálnychlnych foriemforiem ssííry a o ry a o mineralizmineraliz ááciuciuorganicky organicky viazanejviazanej ssííry.ry.

�� OxidOxid ááciacia sulfsulf áánunu na kyselinu na kyselinu ssíírovrov úú -- SSíírnerne baktbakt éérie rie vovovodevode uskutouskuto čňčňujuj úú postupnpostupn úú oxidoxid ááciuciu sulfsulf áánunu ((ssíírovodrovod ííkaka). ). PriPri nadbytku nadbytku sulfsulf áánunu sasa vv prostredprostred íí hromadhromad íí vovo ľľnnáá ssííra a ra a po po spotrebovanspotrebovan íí sulfsulf áánunu sasa ajaj ona oxidujeona oxiduje . . SSíírnerne baktbakt éérie rie ssúú bezfarebnbezfarebn éé druhy druhy rodovrodov BeggiatoaBeggiatoa , , ThiotrixThiotrix , zelen, zelen ééChlorobiumChlorobium a purpurova purpurov éé ChromatiumChromatium .. RedukovanRedukovan éé formy formy ssííry ry oxidujoxiduj úú ajaj titi óónovnov éé baktbakt éérierie , , pripri ktorýchktorých akoakomedziproduktmedziprodukt vystupuje vystupuje tiostios ííranran . .

PremenyPremenyssííryry

�� SpomenSpomen úúťť trebatreba aerobnaerobn ééhoho chemoautotrofachemoautotrofa ThiobacillusThiobacillusthiooxydansthiooxydans , , ktorýktorý znznášášaa ajaj pHpH 0 a 0 a ddáávava aažž 10 % kyselinu 10 % kyselinu ssíírovrov úú. . ĎĎalejalej je to je to ThiobacillusThiobacillus denitrificansdenitrificans , , ktorýktorý je je fakultatfakultat íívnyvny aeraeróóbb –– vv anaeranaer óóbnychbnych podmienkachpodmienkach vyuvyu žžíívavadusidusi ččnany nany akoako zdroj zdroj kyslkysl ííkaka. . RovnakoRovnako sem sem patrpatr íí ajaj niekonieko ľľkokodruhovdruhov heterotrofovheterotrofov , , akoako ssúú BacillusBacillus subtilissubtilis , , BacillusBacillusmescutericusmescutericus , , BacillusBacillus megatheriummegatherium a a BacillusBacillus petavitespetavites ..

�� RedukciaRedukcia minerminer áálnychlnych foriemforiem ssííryry -- Tento proces Tento proces prebiehaprebiehavv pôdachpôdach nasýtenýchnasýtených vodou, vodou, ččíím m sasa vytvoriavytvoria anaeranaer óóbnebnepodmienkypodmienky . . RedukciuRedukciu ssííranovranov uskutouskuto čňčňujuj úú autotrofyautotrofy((oxidujoxiduj úú ssúúččasneasne ajaj vodvod íík) zk) z rodovrodov SpirillumSpirillum , , BacillusBacillus , , DesulfovibrioDesulfovibrio aleboalebo niektorniektor éé heterotrofyheterotrofy ..

PremenyPremenyžželezaeleza

�� PremenyPremeny žželeza eleza prebiehajprebiehaj úú vv pôdepôde , kde je , kde je žželezo elezo viazanviazan éévv anorganických i organických anorganických i organických zlzlúúččeninenin ááchch . Z. Z organických organických zlzlúúččeneníínn uvouvo ľňľňujeuje žželezo elezo neneššpecifickpecifick áá mikroflmikrofl óóra ra ((amonizaamoniza ččnnéé, proteolytick, proteolytick éé a a inin éé mikroorganizmy). mikroorganizmy). Za Za aeraeróóbnychbnych podmienokpodmienok sasa žželezo zelezo z organických organických lláátoktokuvouvo ľňľňujeuje akoako trojmocntrojmocn éé, za , za anaeranaer óóbnychbnych podmienokpodmienok akoakodvojmocndvojmocn éé, , pripri ččomom ssúúččasneasne dochdoch áádzadza kk redukciiredukcii ssííry na ry na sulfsulf áánn a vznika vznik áá sulfid sulfid žželeznatý eleznatý FeSFeS..

�� VV anorganických anorganických zlzlúúččeninenin ááchch je je žželezo elezo akoako trojmocntrojmocn ééaleboalebo dvojmocndvojmocn éé a a tietie formy formy žželeza eleza vediavedia premiepremie ňňaaťť tak tak aeraeróóbnebne , , akoako i i anaeranaer óóbnebne mikroorganizmy.mikroorganizmy.

PremenyPremenyžželezaeleza

�� ZZ aeraeróóbnychbnych baktbakt éériri íí oxidujoxiduj úú dvojmocndvojmocn éé žželezo na elezo na trojmocntrojmocn éé prpr íísluslu ššnníícici rodovrodov ChlamydobacteriaceaeChlamydobacteriaceae , , CaulobacteriaceaeCaulobacteriaceae , , SiderodermaSideroderma a a SideromonasSideromonas . . Obvykle Obvykle majmaj úú slizovitý obal, vslizovitý obal, v ktoromktorom sasa ukladuklad áá hydroxid hydroxid žželezitýelezitý ..

�� Za Za anaeranaer óóbnychbnych podmienokpodmienok prebiehaprebieha oxidoxid ááciaciadvojmocndvojmocn éého ho žželeza na trojmocneleza na trojmocn éé baktbakt éériouriou SporovibrioSporovibrioferrooxydansferrooxydans za za prpr íítomnostitomnosti dusidusi ččnanovnanov , , ktorktor éé sasa ssúúččasneasneredukujredukuj úú na dusitany. na dusitany. RedukciuRedukciu trojmocntrojmocn éého ho žželeza na eleza na dvojmocndvojmocn éé žželezo elezo vv anaeranaer óóbnychbnych podmienkachpodmienkachuskutouskuto čňčňujeuje BacillusBacillus circulanscirculans a a BacillusBacillus polymyxapolymyxa ..

PremenyPremenydrasldraslííkaka

�� PremenyPremeny drasldrasl ííkaka prebiehajprebiehaj úú vv pôdepôde . Z. Z organických organických zlzlúúččeneníínn uvouvo ľňľňujuj úú drasldrasl íík k neneššpecifickpecifick éé heterotrofnheterotrofn éémikroorganizmy. mikroorganizmy. ZZ aluminosilikaluminosilik áátovtov baktbakt éérie rie BacillusBacilluscirculanscirculans uvouvo ľňľňujuj úú drasldrasl íík, fosfor a k, fosfor a horhor ččííkk a a navynavy ššee fixujfixuj úúvzduvzdu ššný dusný dus ííkk, tak, tak žže e mômô žžuu bybyťť dôledôle žžitýmitým faktoromfaktoromvv prvotných prvotných ffáázachzach tvorby tvorby pôdypôdy ..

� Tento materiál bol podporenýAgentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. LPP-0171-07.

� Ilustrácie použité v tomto dokumente súvoľne dostupné na internete.

� Viac na www.prirodnejavy.eu

Slovenská Technická Univerzita v Bratislave ...Slovenská Technická Univerzita v Bratislave...

Documents

Transcript of Slovenská Technická Univerzita v Bratislave ...Slovenská Technická Univerzita v Bratislave...